變頻調(diào)速能量回饋控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)-預(yù)覽頁
【正文】 Detecting technology . 1 引言 變頻調(diào)速技術(shù)涉及電子、電工、信息與控制等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。第一個(gè)環(huán)節(jié)是通過變頻調(diào)速技術(shù)及其優(yōu)化控制技術(shù) 實(shí)現(xiàn) 按需供能 ，即在滿足生產(chǎn)機(jī)械速度、轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求的前提下，盡量減少變頻裝置的輸入能量 。 2 通用變頻器在應(yīng)用中存在的問題 通用變頻器大都為電壓型交 直 交變頻 器。因?yàn)檫@種系統(tǒng)要求電機(jī)四象限運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)減速、制動(dòng)或者帶位能性負(fù)載重物下放時(shí)，電機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)。同時(shí)，已見到國外有四象限電壓型交－直－交變頻器及電網(wǎng)側(cè)脈沖整流器等的研制報(bào)道。(3) 簡(jiǎn)單的能耗制動(dòng)有時(shí)不能及時(shí)抑制快速制動(dòng)產(chǎn)生的泵升電壓，限制了制 動(dòng)性能的提高 (制動(dòng)力矩大，調(diào)速范圍寬，動(dòng)態(tài)性能好 )。 半控器件型 (晶閘管型 )結(jié)構(gòu) 由于晶閘管的耐壓、耐流、耐浪涌沖擊能力是全控型功率器件所無法比擬的，加之驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路簡(jiǎn)單，價(jià) 格低廉等原因，采用晶閘管構(gòu)成有源逆變電路在七、八十年代獲得人們普遍的研究，即使在現(xiàn)階段也仍有一定的實(shí)際意義。而當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，隨著直流回路電壓的升高，三相可控整流器被封鎖，三相可控有源逆變器 T1~T6 工作，將能量回饋到電網(wǎng)中，同時(shí)該方式有效的阻 斷了環(huán)流的發(fā)生。顯然，波形和功率因數(shù)都可得到改 善，升壓變壓器可以切斷上下橋臂產(chǎn)生的直流環(huán)流，同時(shí)為了限制交流環(huán)流以及滿足有源逆變條件在電路中設(shè)置了電抗器，但它又有如下缺點(diǎn) : 1) 增加的變壓器和環(huán)流電抗器使裝置的成本提高、體積增大。特別是在發(fā)生誤觸發(fā)時(shí)，沒有有效的方法防止有源逆變器 顛覆而產(chǎn)生的短路電流。逆變時(shí)， α900(β900)，一旦交流線電壓降為零，先開通大功率晶體管 Tr，將能量暫時(shí)存在電感 L中，當(dāng)電流達(dá)到 Tr 的 整定值時(shí)，關(guān)閉 Tr，同時(shí)開通 Th，由于電感 L的續(xù)流作用，能量就通過晶閘管 T?~T? 流回電網(wǎng)，周而復(fù)始，就可以將再生能量回饋電網(wǎng)。為減少 MPWM 輸出波形包含的低次奇次諧波，進(jìn)一步改善電路的結(jié)構(gòu)， 等人提出了 SPWM 方式。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)的回饋再生能量，保證了電流的連續(xù)性，從而使回饋的功率較高，開關(guān)損耗較小，但由于引人了大型電容器，使裝置體積增大，成本提高，同時(shí)該電路輸出電流波形包含較大的低次奇次諧波成分，易造成負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、噪聲較大。主回路主要包括三部分 :同步整流器 SR、母線換相器 BC、電流調(diào)節(jié)器 CR。隨著回饋電流的增加，當(dāng)電流傳感器檢測(cè)到電流超過設(shè)定值時(shí)關(guān)斷 Q1， 此時(shí)回饋電流開始下降，當(dāng)電流降到下限設(shè)定值時(shí)再開通 Q1，如此循環(huán)往復(fù)。該方案采用電流滯環(huán)控制回饋電流，為一大類負(fù)載提供了一種切實(shí)可行的拓?fù)浞桨?，具有一定的通用性?；诰чl管的再生能量回饋系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是 :結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單，成本較低，耐壓和耐浪涌電流的能力較強(qiáng)，在大容量的逆變裝置中具有一定的優(yōu)勢(shì)。故一般用于較大容量和對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和快速性要求不太高的場(chǎng)合?；仞侂娏鞔笮〉目刂剖钦麄€(gè)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。 同步信號(hào)獲取電路采用同步變壓器降壓全波整流法獲取。能量回饋過程中，首先要保證回饋電流的大小要滿足回饋功率的要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電流控制完全符合設(shè)計(jì)要求。雖然這樣的電路成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，但是由于采用三相橋式不控整流器使得功率因數(shù)低、網(wǎng)測(cè)諧波污染以及無法實(shí)現(xiàn)能量 的再生利用等?；蛘咴O(shè)置一套三相有源逆變系統(tǒng)，但增加了變壓器，加大了回饋裝置的體積，增加了成本而且逆變電流波形畸變嚴(yán)重，電網(wǎng)污染重，功率因數(shù)低。雙 PWM 控制技術(shù)的工作原 理 :① 當(dāng)電機(jī)處于拖動(dòng)狀態(tài)時(shí)，能量由交流電網(wǎng)經(jīng)整流器中間濾波電容充電，逆變器在 PWM 控制下降能量傳送到電機(jī) 。
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